Мысли вслух про аккумуляторы, вертолёты и финансы
Господа! Вам знакомо словосочетание “ток холостого хода” у электродвигателей? Что оно обозначает - понятно? И как всё это вяжется с мощностью ОТДАВАЕМОЙ двигателем на рабочем режиме? И, следовательно, чем определяется отдаваемая мощность??
Ну так объясните учащим физику, как это работает, и как ток холостого хода влияет на отдаваемую мощность?
Где ответы то, а то как в детском саду " Ты дурак, нет ты дурак".
Ток холостого хода - минимальный ток, который ПОТРЕБЛЯЕТ двигатель БЕЗ механической нагрузки, развивая заявленные в соответствии с kV обороты (измеряется при каком либо фиксированом напряжении питания).
Максимальный ток ПОТРЕБЛЕНИЯ двигателя в нашем случае - задаётся МЕХАНИЧЕСКОЙ нагрузкой, через ПОТРЕБЛЯЕМУЮ механическую мощность. Его допустимое значение зависит от конструкции и параметров двигателя.
Потребляемая мощность, как я уже писал выше - постоянна (в первом приближении), так как постоянны ОБОРОТЫ ротора и момент.
Таким образом, сопротивление обмоток двигателя - никаким прямым образом не принимает участия в потреблении тока двигателем в нашем случае.
В нашем случае (приближённо) действует простое правило :
удвоили напряжение - делим пополам ток потребления!
Не забыв поменять ПИНЬЁН!
Всё, точка. 😉
Итог - 12S, лучше 35С с запасом. И всё ОК.
Коллеги, почитал переписку, очень поддерживаю идею о 12S и взаимозаменяемости аккумуляторов на моделях вертолетовв разного размера. Сам задумываюсь над Outrage 550. Батареи с рейтингом 25S хватит, больший рейтинг как раз нужен для батарей с меньшим количеством банок, там же требуется именно больший ток для получения такого-же количества мощности.
Вопрос меня мучает другой, влезет ли 12S в Outrage? Может кто то может померять размер отсека?
Я попробую объяснить, в меру своей распущенности так сказать. 😃
Что мы имеем:
P - Мощность – условно она постоянна;
I - Ток – можем изменять косвенно, но он не может быть выше максимального;
U - Напряжение – можем изменять;
R – сопротивление обмоток – постоянно.
Я предлагаю не заморачиваться с моментами и редукторами. Так как редуктор это механический аналог закона Ома. Связь примерно такая: большие обороты – маленький момент, понижаем обороты - увеличиваем момент, а мощность постоянна.
Ток и напряжение, если упрощенно, связаны в нашем случае законом Ома: I=U/R.
Мощность, если упрощенно, в нашем случае можно посчитать по формуле: P = U*I.
Теперь смотрим, что у нас получается.
Например, имеем мощность в 2000Вт.
В случае с аккумулятором 6S – 22.2В имеем 2000Вт / 22,2В = 90Ампер.
В случае с аккумулятором 12S – 44,4В имеем 2000Вт / 44,4В = 45Ампер.
Т.е зависимость прямая. Чем выше напряжение, тем меньший ток нужен для получения той же самой мощности.
Теперь можно и про моторы.
Разумеется, что моторы рассчитаны на определенное рабочее напряжение. Иначе никак.
Это связано в основном с сопротивлением обмоток. Моторы рассчитанные на высокое напряжение, имеют, как правило, низкое значение параметра оборотов на вольт – Kv, и более высокое сопротивление обмотки.
Моторы рассчитанные на низкое напряжение имеют Kv выше, а сопротивление обмоток ниже.
Производители дают в основном 2 параметра: максимальную мощность и ток. Поделив максимальную мощность на ток, можно получить максимальное напряжение, на которое рассчитан мотор.
Теперь как все это связано с батареями.
Многие, наивно полагают, что на больших напряжениях можно использовать батареи с меньшим рейтингом токоотдачи. Вынужден разочаровать. Это не совсем так.
Во первых, не следует забывать, что токоотдача LiPo батарей зависит от емкости.
Во вторых, чтобы на много S иметь батарею с низкой токоотдачей, например 20С, нужно будет брать большую емкость.
В третьих, нам важно не получить летающий кирпич. Соответственно, увеличивая в 2 раза количество банок в акке, придется в 2 раза уменьшить его емкость. Представляете себе 12S 5000мА/ч. пусть даже 18С. Оно в трей не влезет.
Так что сильно выиграть тут не получится.
Для желающих поломать мозг, могу сказать, что все вышеуказанные расчеты приблизительны, так как не учитывают, что ток у нас переменный. Это значит, что появится еще и реактивная (как бы не существующая) составляющая мощности, а это, господа, уже высшая математика. Ну ее…
P.S Более подробно все объяснил AlexSr.
Виктор, спасибо!
Я как раз собирался коснуться этого вопроса: почему сопротивления обмоток всё же разное. Или, наоборот - сопротивление одинаковое, а мощности моторов - разные! 😃
У обоих вариантов питания, и низко-вольтового, и высоко-вольтового есть плюсы и минусы.
Низко-вольтовое - меньше просадка напряжения (которая складывается при последовательном соединении банок) связанная с разрядом батареи.
Но при этом - большие токи создают бОльшие проблемы. Диаметр провода, вес регулятора и т.п. …
Высоко-вольтовое питание - позволяет в нужный момент получить бОльшую пиковую мощность, пускай и ценой “убивания” батарей. Так как большее напряжение (потенциал) - прикладывается к более-мение одинаковому сопротивлению обмоток.
Так же, даёт возможность в некоторых случаях повысить обороты ротора (имея запас электрической мощности - увеличить “расход” механической) или углы.
Но просадка (суммарная) под нагрузкой и с разрядом - становится больше.
Но меньше - потери на проводах, на регуляторе.
Рейтин “C” аккумуляторов на самом деле в обоих случаях должен быть одинаков.
Так как УДЕЛЬНЫЙ ток (ток - приходящийся на один аккумулятор) - одинаков!
А вот тут, уже начинаются вариации - какие аккумы есть в продаже (ёмкость, ток, количество банок), сколько они стоят, какой имеют размер (или форм-фактор) и вес… По этому, народ и летает - и на 6S, и на 8S, и на 10S и на 12S …
P.S Все что написано выше, как справедливо написал vitkor, написанно “по простому”. Без учёта существующих на самом деле “ньюансов” и особенностей электрических машин, регуляторов, источников тока…
Это всё написано -просто, для понимания базовых принципов.
Вопрос меня мучает другой, влезет ли 12S в Outrage? Может кто то может померять размер отсека?
70ММ ширина,49 высота,165 длинна,плюс можно в канопи выдвинуть на 40 мм примерно,отсёк в длинну больше чем 165,у него форма такая сложная😒я померял как будто прямоугольник туда засунул.
Сергей, спасибо за размеры!
Итого имеем, например Hyperion G3 25С, если брать 5000 ячейки для 6S они длиннее и шире (одна ячейка примерно 136.5х42.4 толщина около 10 мм) получаем 136.5х42.4х61.1 мм влезаем.
Сравниваем ячейки 2500 для 12S они короче и уже (одна ячейка 105.5х34.1 толщина около 9 мм) получаем 105.5х34.1х53.3 (это 6S) теперь нужно сложить эту головоломку:) Если ставить друг на друга бутербродиком получим 53.3х2=106.6 - не лезет, если класть рядышком 34.1х2=68.2 влезет впритык по размеру 70мм, а вот по второму размеру не влезаем, там 49, а у нас 53.3! Остается вариант поставить друг за другом, 105.5х2=211 мм. А померянное Сергеем 165 плюс 40 мм выдвинутое в канопи, чуть-чуть не влезаем, но может и можно влезть, точно нужно будет мерять по месту, а еще балансировка может поехать.
Выходит не только нужно выбирать мотор под батарейку, но еще и сам вертолет, когда задумываешься про 12S!
Про моторы.
Они рассчитываются на максимальное количество ОБОРОТОВ для данного конструктива! А уж потом получается максимально допустимое напряжение и ток и kV.
Для примера можно рассмотреть моторы фирмы Scorpion, линейка 4025 (максимальные S взяты из рекомендованных):
630kV*44.4V (12S) получаем 27972 оборота
740kV*37.0V (10S) получаем 27380 оборотов
890kV*29.6V (8S) получаем 26344 оборота
1100kV*22.2V (6S) получаем 24420 оборота (есть запас по напряжению)
Получаем около 28 тыс. оборотов максимум для этого мотора, если не брать в рассмотрение полную зарядку аккумуляторов по 4.2V на банку.
Для сравнения возьмем поменьше моторы, серия 3026 того-же производителя:
1900kV*18.5V (5S) получаем 35150 оборотов
1600kV*22.2V (6S) получаем 35520 оборотов
880kV*29.6V (8S) получаем 26048 оборотов (есть приличный запас, что и видно если сравнить всю линейку полностью)
Еще меньший размер, обороты еще выше, серия 2206:
5300kV*7.4V (2S) получаем 39220 оборотов
3900kV*11.1V (3S) получаем 43290 оборотов (зверь мотор, что и подтверждается тестами)
Итого имеем, что при меньшем размере можно достичь больших оборотов, что в общем то логично, вес, трение и т.п. Далее имея конечные размеры статора (сравниваем моторы с одинаковым количеством магнитов, можно ведь и это поменять в данном размере) можем намотать туда ровно определенное количество провода. Если берем провод тоньше (можно пропустить меньший ток), получаем что влезло больше витков, придется увеличить напряжение . Если намотать более толстым проводом (больший допустимый ток), витков влезет меньше, максимальное напряжение придется уменьшить. Вуаля, получили приблизительно одинаковую мощность при одинаковом размере мотора.
Далее получив определенную намотку производитель тестирует мотор и выкладывает его предельные параметры, чтобы не допустить перегрева, разрушения и т.д. чтобы обеспечить гарантию.
что при меньшем размере можно достичь больших оборотов, что в общем то логично, вес, трение
Думаю причина в другом - маленькие двигатели использую с малым напряжением 1-2-3S и добится определённых оборотов можно только увеличением kV. Большие мощные двигатели работать могут и на большом напряжении с 2 до 25S и более , т.ч. высокий kV и не к чему на нём.
Они рассчитываются на максимальное количество ОБОРОТОВ для данного конструктива! А уж потом получается максимально допустимое напряжение и ток и kV.
😃 как раз, с точностью до НАОБОРОТ!
Мотор - рассчитывают ДЛЯ получения определённого kV в его типо-размере корпуса и мощности.
Естественно, и обороты “максимальные” - одинаковы. Так как мотор надо где то применять, ведь правда? А производитель вертолёта уже сделал главную шестерню … вот негодник!
Да и лопасти не могут крутиться в два раза быстрее, чем обычно.
Моторы делают ПОД вертолёты (применение), а не наоборот…
Я согласен, что тут все рассчитывается под определенные модели вертолетов, и действительно нам не нужен большой мотор под 1S:), даже если сделаем конструкцию позволяющую впихнуть туда столько провода, у нас не окажется под рукой аккумулятора, который может отдать такой ток. Вывод, такой мотор нам не нужен. Можем ли мы сделать маленький мотор под 12S, можем вроде, тут препятствий меньше, но тоже окажемся в положении, что не получим аккумуляторов такого веса и объема и с такой маленькой токоотдачей. Да и КПД таких моторов будет далек от идеала.
Но выбирая 12S мы подчас не всегда можем подобрать на него мотор под определенный вертолет.
Например возьмем Compass Knight 600E, производитель поставляет его с двумя вариантами моторов, под 6S и под 8S. С этим вертолетом еще одна хитрость, производитель не только сделал главную шестерню 87T но и не оставил выбора в пиньонах, там только 10T. Пиньон специальный, насколько я понял, вкручивается на резьбе в держатель, который в свою очередь крепится на валу.
Считаем какие получатся обороты на основном роторе с учетом просадки напряжения под разрядкой.
С мотором под 6S - производитель предлагает мотор 980kV
4,2V*6S*980kV/(87T/10T)=2838 оборотов
3,7V*6S*980kV/(87T/10T)=2500 оборотов
3,0V*6S*980kV/(87T/10T)=2027 оборотов
С мотором под 8S - производитель предлагает мотор 760kV
4,2V*8S*760kV/(87T/10T)=2935 оборотов
3,7V*8S*760kV/(87T/10T)=2585 оборотов
3,0V*8S*760kV/(87T/10T)=2096 оборотов
Под 12S нам нужен мотор около 500kV
4,2V*12S*500kV/(87T/10T)=2896 оборотов
3,7V*12S*500kV/(87T/10T)=2551 оборотов
3,0V*12S*500kV/(87T/10T)=2068 оборотов
А где нам найти такой мотор, да еще и с максимальной мощностью как у первых двух, около 2.5 кWt? Есть у Scorpiona мотор 500kV, но он 3.5 kWt и конечно его максимальный ток 84A вздует аккумулятор 25C 2500. Пробуем подобрать аккумулятор под такой ток и 25С, получаем около 3600 или 4000 с запасом. Но 12S 4000 весят существенно больше, и мотор тоже тяжелее. Нужен ли нам более мощный мотор на таком вертолете, будет ли от этого он летать лучше или будет ли лучше держать обороты, вроде нет.
Почему же тогда в линейке 4025 нет мотора с таким kV и меньшим током потребления под 12S?
Конечно можем использовать 630kV с пиньоном 8T, может можно для этого вертолета что-то придумать, чтобы поставить такой пиньон. Но все равно максимальный ток 65A слишком велик для наших 12S 2500 25C.
Почему же тогда в линейке 4025 нет мотора с таким kV и меньшим током потребления под 12S?
Потому что, ИМХО, серия 4025 вообще слабовата для 600-х вертолетов.
Но по мощности он даже больше, чем те на которых хорошо летают. Неужели все в нагрев уходит?
Высоко-вольтовое питание - позволяет в нужный момент получить бОльшую пиковую мощность, пускай и ценой “убивания” батарей. Так как большее напряжение (потенциал) - прикладывается к более-мение одинаковому сопротивлению обмоток.
Так же, даёт возможность в некоторых случаях повысить обороты ротора (имея запас электрической мощности - увеличить “расход” механической) или углы.
Вот именно об то я и пытался сказать ИМХО напряжение повышают не для понтов ,а для получения бОлшей мощности, а жертвовать батареями или весом вам решать.
Я согласен, что тут все рассчитывается под определенные модели вертолетов, и действительно нам не нужен большой мотор под 1S:), даже если сделаем конструкцию позволяющую впихнуть туда столько
Рекомендую, если считаете не оценочно, учитывать хотя-бы эффективность мотора.
Моторов говорите нет? А если предположить, что моторы делает не только Скорпион? Вот этот, например, подойдет вполне:
helidirect.com/tonicx-z50a-600kv-brushless-outrunn…
С учетом эффективности, подойдет очень даже. В принципе подойдет и Скорпион 4025-630.
Ведущая шестерня (ту которую Вы почему-то называете пиньен), самая обычная. Только применяется такой тип шестерни на ДВС. Ведомую шестерню, да, подобрать не получится. Компас и на 8S летает превосходно, зачем ему 12S.
УПС, пардон, забыл, что топик про совместимость батарей. В таком случае, если человек не готов заниматься расчетом электроустановки, и подбирать мотор, лучше рассматривать другой вертолет. Производители не очень любят не стандартные решения. 12S и более в основном применяется на 90-х электричках.
Почему же тогда в линейке 4025 нет мотора с таким kV и меньшим током потребления под 12S?
Если верить Есприту, то Скорпион 4025-630 как раз под 12S.
www.espritmodel.com/index.asp?PageAction=VIEWPROD&…
Мощность - 2520Вт
Ток - 60A
2520 / 60 = 42В.
А Вы говорите нет.
Тот Tonic на 600kV, нам нужно 500kV. Про ведущую шестерню поправку учту, не выучил еще все термины. Я именно и занялся расчетом установки 12S и мотора пока не подобрал эффективного для этого вертолета. Получается повторить трюк 2х3S с переходом с размера 450 на 550 можно (Hurricane 550), хотя и там народ вовсю другие банки ставит чтобы выжать из него еще, а вот с 2х6S не так все однозначно.
Я Вам выше уже сказал, что нужно учитывать эффективность. Вы видимо невнимательно прочитали.
3,0*12*600kV/(87T/10T)*0,83=2060 оборотов.
Зачем смотреть на Esprite, можно посмотреть у производителя про этот Скорпион. Действительно он под 12S, ток указан 65A и мощность 2700Вт. По батарейкам нашим не влезаем, запаса нет. Нужен с чуть меньшей мощностью 500kV и током 55А, тогда влезем.
3,7V*12S*55A=2442Вт
Почему такой не намотают?
В этом случае нужно учитывать эффективность (ваша 0,83) для всех вычислений, у нас тогда и верхние цифры поплывут. Не будет там требуемых 2000 оборотов. Я эффективность не включал из-за упрощения.
И вот опять …
Ну почему Вы отталкиваетесь в своих расчётах от МАКСИМАЛЬНОЙ мощности мотора?
Вы считаете, что мотор может только такую мощность отдавать? А другую (меньше) - ни как? 😦
Да, немного упадёт эффективность мотора, при снижении отдаваемой мощности.
Но что мешает Вам настроить вашу силовую установку (гувернёр) на удержание определённых ОБОРОТОВ, при которых - будет меньше ток? Запас в 10-20% вполне нормально.
600-й вертолёт на висении, потребляет ампер 20-30 при 6S питании (если память мне не изменяет). Значит при 12S - будет “кушать” ампер ~12-18.
А остальное - будет зависеть от Ваших рук, прежде всего.
To Designer
500kv не подойдет, по моему разумению.
3,0*12*500kV/(87T/10T)*0,85= 1750 - маловато.
600kv будет самое то. 630kv многовато, но еще можно.
Вся методика расчета по минимальному напряжению предполагает, что будете использовать говернер. Если без говернера, то велик риск сильно перекрутить ротор, но при этом, верт будет как бешеная пуля.
Запасом по току сильно увлекаться не надо. Хотя его желательно иметь.
Не вижу проблем, запускать 600-ку на 2х6S 2500 мА/ч 25С от 500-ки. По току проходит в притык 62,5А. Просто у батареи есть не только долговременный ток, но и кратковременный, который как правило, выше. Производитель моторов указывает предельный ток, который может потребить мотор. Чтобы так загрузить силовую нужно постараться. Для перестраховки лучше брать батареи 30С. 25С вполне подойдут для спокойных полетов и обучения. А если речь идет о хорошем 3D, то тут уже кроилово приведет к попадалову.
И вот опять …
Ну почему Вы отталкиваетесь в своих расчётах от МАКСИМАЛЬНОЙ мощности
Саш, по моему мнению, силовую лучше подбирать именно из соображений максимальной мощности. Сегодня я просто висю, завтра меня поперло, и 2000 оборотов мне уже мало. Буду ставить 2200-2300, придется менять силовую. Если возьмем с запасом, то хватит на долго, и работать будет надежно. Лишний перегруз силовой, убивает батареи прежде всего, а во вторую очередь идут регуляторы. Вспомни свой опыт с Валкерой.
Виктор, если мы применим ваш коэффициент эффективности к моторам которые уже идут в комплекте, то мы тоже получим такие-же маленькие обороты:
3.0V*8S*760kV/(87T/10T)*0.85=1782
А вертолеты эти летают хорошо! Посчитайте по вашей методике силовую установку которая уже идет в комплекте.
Да я уже думал, что нужен более мощный мотор с подходящим kV и более высоким допустимым напряжением и недогружать его, да эффективность чуть потеряем, но так хотелось ее сохранить.
Нашел на Хелифрике комплектацию под такой мотор как мы обсуждали, но там 10S:
Knight 600E, 10S, Hobbywing 100A-HV, Scorpion 4025-630, 10T, JR8717’s, JR G770 3D/JR8900G, AR7100